HAACKE , HEIKE: “Limnologische Charakterisierung ausgewählter Ackerhohlformen (Sölle) des nordostdeutschen Jungmoränengebietes als Grundlage von Schutzmaßnahmen“

Kapitel 2. Material und Methoden

Die Untersuchungen wurden in der ersten Vegetationsperiode 1994/95 an elf Gewässern durchgeführt. Nach Auswertung der Ergebnisse erfolgte die Auswahl von sieben Söllen für die weiteren kontinuierlichen Untersuchungen während der Vegetationsperiode 1995/96 und 1996/97. Der Auswahl lagen physikalisch-chemische und hydrochemische Parameter sowie die Struktur des Sollgürtels zugrunde. Die Ergebnisse des ersten Untersuchungsjahres sind in HAACKE (1996 unveröffentlicht) und HAACKE et al. (1996) zusammengefaßt. Nachfolgend wurden aus Gründen der klaren Ergebnisdarstellung sowie der Anwendung von statistischen Analysemethoden ausschließlich die über drei Jahre untersuchten Sölle einbezogen.

2.1. Untersuchungsgebiet

2.1.1. Parstein-Bölkendorf

Das Untersuchungsgebiet Parstein-Bölkendorf befindet sich ca. 100 km nordöstlich von Berlin (Abb. 2). Das Gebiet liegt im Bereich des Choriner Endmoränenbogens im Rückland der Mecklenburgischen Seenplatte/Uckermärkischen Hügellandes (Höhe 62-72 m NN). Die Agrarlandschaft der Parsteiner Gundmoränenplatte ist u.a. durch kleine, geschlossene Hohlformen (Sölle) geprägt, die den Charakter von Binnenentwässerungsgebieten haben. Die mittlere Größe dieser Kleinsteinzugsgebiete beträgt 3 ha. Beiderseits der Straße Parstein-Bölkendorf befinden sich auf einer intensiv bewirtschafteten Ackerfläche von 250 ha 51 Sölle. Diese Kleingewässer weisen zumeist einen Durchmesser (Wasserfläche) von 10-30 m auf. Der mittlere jährliche Niederschlag in diesem Gebiet beträgt 547 mm (Wetterstation Angermünde 1951/1980) und es kann im Sommer eine Grundwasserzehrung von -50 bis 100 mm auftreten (DANNOWSKI et al. 1994). Das Bodensubstrat besteht aus erodierten Parabraunerden und Kolluvien auf Geschiebemergel (BORK et al. 1994). Im Gebiet Parstein-Bölkendorf wurden fünf Sölle (Barschpfuhl, Klarer Pfuhl, S 203, S II-8, S 205) untersucht. Nachfolgend werden die einzelnen Gewässer vorgestellt. Die pflanzensoziologische, hydrologische sowie sedimentologische Einordnung der Sölle wurde von KALETTKA et al. (1997) übernommen.


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Abb. 2: Gebiet Parstein-Bölkendorf; die Untersuchungsgewässer sind schwarz ausgefüllt und mit Namen gekennzeichnet; Topographische Karte 1 : 20 000; Bezirk Frankfurt/ Oder Kreis Eberswalde Gemeinde Parstein (0710-113) Ausgabe 1978


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Barschpfuhl (BAPF)

Der in der Endmoräne liegende Barschpfuhl (Abb. 3 B/3 C) gehört zum Forstrevier "Maienpfuhl" Er ist auf Grund seiner Lage lediglich durch forstwirtschaftliche Maßnahmen hydrologisch beeinflußt und dadurch im Vergleich zu den anderen Untersuchungsgewässsern geringeren anthropogenen Stoffbelastungen ausgesetzt. Dieses Soll konnte daher als Beispiel für ein relativ unbelastetes Gewässer für die Untersuchungen herangezogen werden. In seiner jetzigen Ausprägung entstand der Barschpfuhl durch erhöhten Wasserzufluß infolge großräumigen Einschlages des alten Buchenbestandes und Neuanpflanzung von Nadelgehölzen im Einzugsgebiet. Die z.T. noch im Soll vorgefundenen Stämme von Alnus glutinosa vermitteln einen Eindruck von seiner ursprünglich geringen Größe. Es handelt sich somit um ein junges Sukzessionsstadium eines Gewässers. Der Barschpfuhl ist ein perennierendes Kleingewässer, das hydrologisch als Kesseltyp eingestuft werden kann. Hinsichtlich der Gewässerform ist das Soll dem Wannentyp zuzuordnen. Die Wasserfläche betrug 0,50 ha und die maximale Tiefe lag bei 2,5 m. Weiterhin bildete eine Schwimmblattgesellschaft mit Nymphaea álba (Verlandungsgesellschaft) einen Gürtel am Gewässerrand. Nach der Auffüllung des Solls infolge des großräumigen Holzeinschlages traten Potamogeton compressum, P. obtusifolius, Nitella flexiles, Tolypella glomerata und Salvinia spec. auf (pers. Mittlg. KOHL), die aber während der im Rahmen des Forschungsprojektes durchgeführten vegetationskundlichen Kartierungen nicht mehr nachgewiesen werden konnten. Das Ufer war allseits flach auslaufend mit gut ausgeprägten amphibischen Lebensbereichen. Die hier vorgefundenen Arten gehörten pflanzensoziologisch zu den Röhricht- und Feuchtwiesengesellschaften. Das Gewässer wurde von einem Gehölzsaum umgeben, in dem Betula pendula vorherrschte. Daneben kamen Alnus glutinosa und Quercus sp. vor. An Hand der Sedimentuntersuchungen konnten in diesem Gewässer drei verschiedener Organomudden über Sand nachgewiesen werden (Abb. 3 A ). Das Bohrprofil ließ nach KALETTKA et al. (1997) jedoch noch keine eindeutige Einordnung des Gewässers hinsichtlich des Solltyps zu.

Schichttiefe

Glühverlust (450°C)

Schichtsubstrat

submerse Mudden

[cm]

[%]

nach FINNERN et al. (1994)

nach SUCCOW (1988 b)

W

Wasser

Omu (GD)

0-33

42,65

Grobdetritus: Laub, Holz; mittel zersetzt

Organomudde (Omu)

Omu (MD)

33-40

52,38

Mitteldetritus: Laub, Holz mittelstark zersetzt

Organomudde (Omu)

Omu (MD)

40-77

-

Mitteldetritus: Holz, Braunmoos

Organomudde (Omu)

S

77-94

-

mittel- bzw. feinsandig, nicht bindig

Sand

Abb. 3 A: Barschpfuhl/ Bohrprofil Sollmitte


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Abb. 3 B: Barschpfuhl Sommeraspekt

Abb. 3 C: Barschpfuhl Winteraspekt


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Klarer Pfuhl (KLPF)

Der semiperennierende Klare Pfuhl (Abb. 4 B/4 C) war mit einer Wasseroberfläche von 1,99 ha das größte Untersuchungsgewässer und trug eher Kleinseecharakter. Er liegt in einer kuppigen Grundmoräne. Hydrologisch ist dieses Gewässer dem Rinnentyp zuzuordnen. Die maximale Tiefe betrug 2,5 m. Dieses Soll liegt in einer Senke und wurde von einem ca. 5 - 20 m breiten Röhricht- und Gehölzgürtel umgeben. Das Röhricht (Phragmitetea) wurde dominiert von einem Mischbestand aus Phragmites australis, Typha latifolia sowie Alisma plantago-aquatica. Der Gehölzstreifen bestand aus Salix alba, Populus tremula, Salix cinerea sowie Prunus spinosa. Schwimmblattgesellschaften mit Nuphar lutea stellten die aquatische Sollflora dar. Die Gewässerform im Klaren Pfuhl war mit einer Rinne vergleichbar und die Uferlinie verlief geschwungen. Die Ansprache des Sedimentprofils ergab zwei verschiedene Silikatmudde-Schichten und eine Organo-(Torf)mudde-Schicht (Abb. 4 A). Angesichts der Torfauflage unmittelbar über einer Stauschicht aus schluffig-tonigem Lehm konnte dieses Gewässer als echtes ertrunkenes Soll eingeordnet werden.

Schichttiefe

[cm]

Glühverlust (450°C)

[%]

Schichtsubstrat

nach FINNERN et al. (1994)

submerse Mudden

nach SUCCOW (1988 b)

W

Wasser

Smu (FD)

0-10

16,41

Feindetritus (FD), breiig, schluffig

Silikatmudde (Smu)

Smu (MD)

10-76

25,97

Mitteldetritus (MD), bindig,schluffig-tonig

Silikatmudde (Smu)

Omu (S-T)

76-86

46,41

Planzenreste: Schilf (S)/ Holz

Organo-(Torf)mudde (Omu)

Abb. 4: A Klarer Pfuhl/ Bohrprofil Sollmitte


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Abb. 4 B: Klarer Pfuhl Sommeraspekt

Abb. 4 C: Klarer Pfuhl Winteraspekt


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Soll 203 (S 203)

Das Soll 203 (Abb. 5 B/5 C) mit einer Wasserfläche von 0,2 ha war von einem 5-10 m breiten Röhrichtgürtel vollständig umsäumt. In ihm fanden sich typische Röhrichtarten, u.a. Typha latifolia, Glyceria fluitans, Phalaris arundinacea und Alisma plantago-aquatica. In windgeschützten Uferbereichen konnte sich eine Wasserlinsendecke bestehend aus Lemna minor und Spirodela polyrrhiza entwickeln. Außerdem war Lemna trisulca submers in diesen Abschnitten zu finden. Submerse Makrophyten bedeckten ca. 80 % der Freiwasserfläche. Bestandsbildende Arten waren Ceratophyllum submersum sowie verschiedene Vertreter der Gattung Potamogeton spp. Das Soll liegt inmitten einer welligen Grundmoräne. Es besaß eine lang-ovale Form (Wanne) mit gerader Uferlinie und hatte eine mittlere Tiefe von 2,3 m. Hydrologisch ist das Soll als schwach temporär-perennierendes Gewässer dem Ausuferungstyp zuzuordnen. Durch die sedimentologische Untersuchung konnten zwei Silikatmudden und eine sandige Lehmschicht nachgewiesen werden. Auf Grund des Bohrprofils ist dieses Gewässer als Pseudosoll einzuordnen (Abb. 5 A).

Schichttiefe

Glühverlust (450 °C)

Schichtsubstrat

submerse Mudden

[cm]

[%]

nach FINNERN et al. (1994)

nach SUCCOW (1988 b)

W

Wasser

I Smu (FD)

0-12

12,5

Feindetritus (FD), flüssig

Silikatmudde

II Smu (FD)

12-32

9,04

Feindetritus (FD), breiig

Silikatmudde

Ls2

32-77

12,39

schwach sandiger Lehm, schluffig, feinsandig

sandiger Lehm

Abb. 5 A: Soll 203 / Bohrprofil Sollmitte


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Abb. 5 B: Soll 203 Sommeraspekt

Abb. 5 C Soll 203: Frühjahrsaspekt


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Soll II/8 (S II/8)

    Das Soll II/8 (Abb. 6 B/6 C) liegt in einem schwach welligen Grundmoränen-Gebiet. Es war nur durch einen 0-2 m breiten Grünlandstreifen, bestehend aus Iris pseudacorus, Cirsium arvense, Salix alba, Myosoton aquaticum, Sambucus nigra und Prunus spinosa, vom umliegenden Acker getrennt. Die Böschung war steil abfallend. Der Uferbereich des Gewässers wurde von einem Rohrglanzgras-Röhricht gebildet. In den Sommermonaten wurde das Freiwasser fast vollständig von Lemna minor bedeckt. Die Gewässerform war rund. Das Ufer fiel sehr steil ab (44 %). Das Soll kann als ein schwach temporäres bis perennierendes Kleingewässer eingeschätzt werden, das nur selten trockenfällt. Die Wasserfläche betrug im Frühjahr 1994 ca. 0,03 ha mit einer maximalen Tiefe von 2,5 m. Hydrologisch wird das Soll dem Kesseltyp zugeordnet. Die sedimentologische Ansprache zeigte deutlich, daß dieses Gewässer in den 80iger Jahren ausgebaggert wurde (Abb. 6 A). Die erste Auflage war eine Silikatmudde, darauf folgten zwei Schichten von sandigem Lehm.

Schichttiefe

Glühverlust (450°C)

Schichtsubstrat

submerse Mudden

[cm]

[%]

nach FINNERN et al. (1994)

nach SUCCOW (1988 b)

W

Wasser

Smd

0-2

n.d.

frischsedimentierter,

fauliger Feindetritus

(nach Ausbaggerung)

Silikatmudde

Ls 2

2-19

n.d.

schwach sandiger Lehm, schluffig, feinsandig

sandiger Lehm

Ls 2 (GS)

19-26

n.d.

schwach sandiger Lehm, schluffig, feinsandig; z.T. Grobsand

sandiger Lehm

Abb. 6 A: Soll II/8 Bohrprofil Sollmitt


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Abb. 6 B: Soll II/8 Sommeraspekt

Abb. 6 C: Soll II/8 Frühjahrsaspekt


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Soll 205 (S 205)

Das Soll 205 (Abb. 7 A/ 7 B) liegt in einer welligen Grundmoränenlandschaft. Es gehört zu den schwach temporär bis perennierenden Gewässern und wird hydrologisch dem Kesseltyp zugeordnet. Die Gewässerform war oval. Im Frühjahr 1994 betrug die Wasserfläche 0,18 ha. Das Ufer war steil abfallend (35%) und die maximale Tiefe lag bei ca. 2,50 m. Die Flora des Freiwasserbereiches war nur auf die Gewässerrandzone beschränkt und umfaßte eine Schwimmblattdecke aus Potamogeton natans, Lemna minor und Polygonum amphibium. Das Sollufer war durch Rohrglanzgrasröhricht charakterisiert. Das Kleingewässer war von einem schmalen Vegetationsgürtel (0-2 m) mit diversen Staudenfluren umgeben und dadurch eng mit der Agrarlandschaft verzahnt. Dieses Soll wurde vor einigen Jahren ausgebaggert und kann analog zum Soll II/8 auch ohne Sedimentuntersuchung der Gruppe der entschlammten Sölle zugeordnet werden.

Abb. 7 A: Frühjahrsaspekt Soll 205


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Abb. 7 B: Herbstaspekt Soll 205

2.1.2. Lietzen-Döbberin

Das Untersuchungsgebiet Lietzen-Döbberin befindet sich ca. 80 km östlich von Berlin auf der Lebuser Platte (50-70 m über NN). Es grenzt im Westen an das Landschaftsschutzgebiet Platkower Mühlenfließ/Heidelandschaft Worin. Die Agrarlandschaft zwischen Lietzen, Döbberin, Niederjesar und Alt-Mahlisch (Abb. 8) ist ein stark reliefiertes Binnenentwässerungsgebiet der kuppigen Grundmoräne, in dem das Niederschlagswasser ausschließlich den natürlicherweise abflußlosen Senken mit ihren Söllen zufließt. Fließgewässer sind nicht vorhanden. Der mittlere jährliche Niederschlag beträgt 540 mm (Wetterstation Müncheberg). Das Untersuchungsgebiet umfaßt ca. 2100 ha Ackerfläche mit 44 Söllen. Die Solldichte ist mit 2 Söllen pro 100 ha im Vergleich mit Literaturangaben (KALFS et al. 1973, JESCHKE 1987, WEGENER 1983) nicht sehr hoch. Grund dafür ist die überwiegend großräumige Reliefierung mit großen Kuppen und Senken sowie langgezogenen Hängen. Die Sölle sind meist groß (40-110 m Durchmesser Wasserfläche) und trocknen nur zum Teil über den Sommer völlig aus (ZALF BERICHT 14/ 1994; KALETTKA et al. 1997). Das Gebiet weist im Vergleich zum Areal Parstein-Bölkendorf eine wesentlich höhere Reliefenergie auf. Die beiden in diesem Gebiet untersuchten Kleingewässer (S 17F, S 20) gehören zum Flächennaturdenkmal Sollkette Lietzen-Döbberin. Die Gewässerrandstreifen werden seit 1994 durch Vertragsnaturschutz extensiv bewirtschaftet. Um


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Abb. 8: Gebiet Lietzen-Döbberin; Untersuchungsgewässer sind schwarz ausgefüllt und mit Namen gekennzeichnet; Topographische Karte 1:20000, Bezirk Frankfurt/Oder Kreis Seelow Gemeinde Lietzen (0810-412), Gemeinde Falkenhagen (0810-414) (1978)


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eventuell gebietstypische Unterschiede visuell zu verdeutlichen, werden die Kleingewässer aus dem Lietzen-Döbberiner Gebiet jeweils mit einem Stern ( * ) gekennzeichnet. Sedimentprofile und damit die Einordnung der Sölle nach KLAFS et al. (1973) stehen bislang aus. Sie bleiben den Untersuchungen des Kooperationspartners ZALF nach Bewilligung eines Nachfolgeprojektes vorbehalten.

Soll 20* (S 20*)

Das Soll 20* (Abb. 9 A/ 9 B) liegt in einer tiefen Senke einer Grundmoräne der Brandenburger Staffel der Weichselkaltzeit. Die Sollform war lang oval mit gerader Uferlinie. Morphometrisch war dieses semiperennierende Kleingewässer dem Rinnentyp zuzuordnen. Die Gewässerfläche betrug 0,17 ha und die maximale Tiefe 1,5 m. Es war durch einen breiten Röhrichtgürtel mit Sparganium erectum, Alisma plantago-aquatica, Phragmites australis und Typha latifolia, der sich vom nördlichen bis zum südöstlichen Ufer des Gewässers erstreckt, charakterisiert. Im aquatischen Bereich waren Lemna trisulca sowie einige Laichkäuter, z.B. Potamogeton crispus, Potamogeton natans und eine im Sommer das Gewässer fast vollständige bedeckende Schwimmblattflora mit Lemna minor und Spirodela polyrrhiza zu finden. Als floristische Besonderheit ist das Auftreten von Stratiotes aloides zu nennen. Das Soll war von einem schmalen nicht sehr dichten Gehölzgürtel (0,5-1 m) bestehend aus Salix cinerea, Sambucus nigra und Quercus robur umgeben.

Abb. 9 A: Soll 20 Sommeraspekt


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Abb. 9 B: Soll 20 Herbstaspekt

Soll 17F* (S 17F*)

Einen besonderen Charakter wies das perennierende Soll 17F* (Abb. 10 A) auf. Es ist Teil eines großen zusammenhängenden Feuchtgebietes der Gruppe Kimmritz Loch. Hier handelt es sich offensichtlich um eine große flache Senke mit mehreren Einzelsenken inmitten einer stark welligen Grundmoräne. Die Gewässerfläche betrug 0,2 ha und die maximale Tiefe 0,8 m. Hinsichtlich seiner hydrologischen Bewertung kann dieses Kleingewässer als ausufernder Typ beschrieben werden. Das Soll wurde fast vollständig mit einer Hornblatt-Schwebmattengesellschaft aus Ceratophyllum submersum (Abb. 10 B) ausgefüllt. Den Uferbereich besiedelte vorwiegend Equisetum fluviatile. Subdominant kamen Phragmites australis, Phalaris arundinacea, Typha latifolia, Lycopus europaeus, Solanum dulcamara, Rumex palustris und Alisma plantagoaquatica vor. Lemna minor und Spirodela polyrrhiza bildeten in windgeschützten Uferbereichen eine Schwimmblattdecke aus. Außerdem war Lemna trisulca submers in diesen Abschnitten zu finden. Das Gewässer wurde von einem 0,5-2 m breiten Saum umschlossen. Bestandsbildende Arten waren Salix cinerea, Salix alba, Sambucus nigra und in der Staudenflur Urtica dioica.


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Abb. 10 A: Soll 17F* Herbstaspekt

Abb. 10 B: Soll 17F* Schwebmattengesellschaft aus Zartem Hornblatt (Ceratophyllum submersum)


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2.2. Freilandarbeit

2.2.1. Probennahme

Die Probennahme erfolgte zu Beginn der Untersuchungen 14-tägig, um bei Trockenfallen der Sölle genügend Auswertungsmaterial zur Verfügung zu haben. Ab Juni 1994 wurden die Gewässer monatlich beprobt. Es erfolgte die Entnahme von Einzelproben, die in einem Sammelgefäß zu einer Mischprobe vereinigt wurden. Die Probentiefe wurde bei den Einzelproben über die Freiwasserzone variiert und betrug durchschnittlich 0,50 m.

Um die quantitative Phytoplanktonstruktur zu erfassen wurden 2 mal 100 ml einer Mischprobe mit 4-5 Tropfen Lugolscher Lösung fixiert. Für die qualitative Bestimmung des Phytoplanktons wurden 9 l Seewasser über ein Planktonnetz (Maschenweite 10 µm) angereichert, in ein 60 ml Gefäß überführt und mit einer 3% igen Formaldehydlösung fixiert. Außerdem wurden zusätzlich 2,5 l Mischprobe wie vorab beschrieben mit Formaldehydlösung fixiert, um die Algen mit einer Größe unter 10 µm zu erfassen. Für die Auswertung des Zooplanktonmaterials, erfolgte die Entnahme einer Gewässerprobe mittels eines 3 l Schöpfbechers, der an einer 3 m langen Teleskopstange befestigt war. Über ein Planktonnetz (Maschenweite 55 µm) wurden 9 l Seewasser angereichert, in ein 250 ml - Gefäß überführt und ebenfalls mit einer 3% igen Formaldehydlösung fixiert. Zur Entnahme von Planktonlebendproben wurden wiederum 9 l Seewasser über ein 55 µm Planktonnetz (Zooplanktonprobe) bzw. 10 µm Planktonnetz (Phytoplanktonprobe) angereichert und in Probengefäße überführt.

Für die chemischen Untersuchungen der gelösten Komponenten wurden ca. 200 ml der jeweiligen Probe noch vor Ort über Glasfaservorfilter und Membranfilter mit 0,2 µm Porenweite (Zelluloseacetatfilter Sartorius) mittels Unterdruck filtriert. Die Filter wurden zuvor mit ca. 250 ml deionisiertem Wasser gewaschen und mit ca. 50 ml Mischprobe äquilibriert. Diese Sofortproben, eine Mischprobe von 100 ml und 2 l wurden in einer Kühlbox innerhalb kürzester Zeit ins Labor transportiert und weiteren Untersuchungen zugeführt. Alle verwendeten Flaschen und Geräte wurden zuvor mit 1 N HCL gewaschen und 3 fach mit deionisiertem Wasser gespült. Die nach der Filtration des Seewassers verbleibenden Filter wurden bis zur weiteren mikroskopischen Bearbeitung des darauf befindlichen Phytoplankons im Labor in Petrischalen feucht aufbewahrt.

2.2.2. Messung physikalisch-chemischer Parameter

An den jeweiligen Probenstellen wurden der pH-Wert mittels WTW Microprocessor pH-Meter, der Sauerstoffgehalt [mg/l] und die Sauerstoffsättigung [%] mittels WTW Microprocessor Oximeter sowie die Leitfähigkeit [µS] mittels WTW Conductivity Meter LF 196 gemessen. Alle genannten Meßgeräte besitzen eine integrierte Temperaturanzeige. Die Wassertemperatur [°C] des jeweiligen Gewässers wurde über die drei Einzelwerte gemittelt.


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2.2.3. Hydrographie, Hydrologie und Sedimentologie

Die Ermittlung der hydrographischen, hydrologischen und sedimentologischen Parameter in den Untersuchungsgebieten wurde vom Kooperationspartner ZALF vorgenommen. Die angewandten Methoden wurden ausführlich von KALETTKA et al. (1997) beschrieben. Die Pegelmessungen (soweit diese Meßeinrichtung vorhanden war) erfolgten monatlich an wasserführenden Söllen. Sobald Wasserstände unter die Bodenoberfläche fielen, wurden diese Werte nicht mehr berücksichtigt. Die monatlichen Niederschlagssummen sind den Witterungsberichten des Deutschen Wetterdienstes der Station Angermünde für das Parstein-Bölkendorfer Gebiet und der Station Müncheberg für Lietzen-Döbberin des Zentralamtes Offenbach a.M. entnommen.

2.3. Laborarbeit

2.3.1. Hydrochemische Parameter

Zur Charakterisierung der Nährstoffdynamik innerhalb der Untersuchungsgewässer wurden selektiv die Hauptnährstoffe Phosphor, Stickstoff und Silizium bzw. ihre jeweiligen Freiwasserspecies erfaßt. Mittels der Ionenchromatographie erfolgte eine sofortige Bestimmung der Anionen N02-, NO3-, PO43-, SO42- und Cl- aus der 100 ml Filtratprobe. Über die Fließinjektionsanalyse (FIA, "flow injection analysis") erfolgte die Bestimmung weiterer hydrochemischer Parameter (Tab. 1). Für die Mehrzahl dieser Parameter wurden die üblichen Verfahren der Wasseranalytik verwendet, wobei das jeweilige Analysenprinzip die Grundlage für die FIA bildete.

Tab. 1: FIA-Bestimmung der verschiedenen hydrochemischen Parameter

Proben (vgl.2.2.1)

Parameter

Methode

Nachweis-

grenze [µmol* l-1]

Filtrat

SRSi (gelöstes reaktives Silikat)

Molybdänblaureaktion

3,0 Si

Filtrat

NH4+(Ammonium)

Abtrennung als NH3 durch Gasdiffusion

2,0 NH4+

Vollprobe

TP (Gesamtphosphat)

alkalischer Aufschluß mit Peroxodisulfat und Bestimmung als gelöstes reaktives Phosphat

0,2 PO43-

Vollprobe

TN (Gesamtstickstoff)

alkalischer Aufschluß mit Peroxodisulfat und Bestimmung als Nitrat

0,2 NO3-


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2.3.2. Phytoplanktonstruktur

Für die qualitative Bestimmung der Mikroalgen unter 10 µm wurde das formaldehydfixierte Originalmaterial im Labor einige Tage zum Aussinken der Phytoplankter stehengelassen und danach der Überstand mittels einer Wasserstrahlpumpe abgenommen. Um eventuell aufgerahmte Cyanophyceae feststellen zu können, erfolgte das Absaugen der Flüssigkeit nicht direkt von der Oberfläche sondern von der Mitte des Überstandes aus. Der verbleibende Bodensatz wurde nochmals stehengelassen, der Überstand nach einiger Zeit von der Mitte abgehoben und dann zu der 60 ml Probe hinzugegeben. Diese Probe wurde um die Algen ergänzt, die sich auf den Filtern befanden. Zu diesem Zweck wurde die feuchte Filteroberseite am Rand eines Blockschälchens abgestreift, die suspendierten Algen mit etwas destilliertem Wasser im Schälchen gelöst und dann in die 60 ml-Probe überführt. Damit für die weiteren Untersuchungen relativ detritusfreies Algenmaterial vorliegt, wurde die so entstandene Mischprobe anschließend über eine Netzfilterkaskade (300 µm, 200 µm und 100 µm Maschenweite) gereinigt, konzentriert, in 25 ml Gefäße überführt und nochmals mit Formaldehyd nachfixiert.

Die qualitative Analyse der Mikroalgen erfolgte mittels eines Umkehr-Durchlichtmikroskopes (SEDIVAL) bei 320, 640 und 1600 facher Vergrößerung. Mikroskopische Untersuchungen der Lebendproben waren zur Identifizierung verschiedener Mikroalgen unverzichtbar. So ist z.B. die Form der Kolonie bei einigen Taxa , z.B. Synura spp. und Uroglena spp. zum größten Teil nach der Fixierung auf Grund des Zerfalls in Einzelzellen nicht mehr reproduzierbar. In der Gruppe der Phytoflagellaten ist nur im lebenden Zustand die Beobachtung des Schwimmverhaltens der Individuen möglich. Außerdem kann es durch die plötzliche Konservierung dieser Mikroalgen zum Verlust von Geißeln, deren Anzahl, Länge, Anordnung und Form wichtige Bestimmungskriterien darstellen, kommen. Die lichtmikroskopische Determination der Mikroalgentaxa erfolgte unter Verwendung der lugol- und formaldehydfixierten Proben. Es wurden 0,2 ml der gut geschüttelten Lugolprobe in eine Planktonkammer pipettiert und die Gattungen bzw. Arten mikroskopisch bestimmt. Außerdem erfolgte die Auswertung des formalinfixierten Materials mittels Objekträgerpräparaten. Zur besseren Identifizierung eventuell vorhandener Gallerthüllen wurden von den Phytoplanktonproben Tuschepräparate angefertigt.

Die zur Bestimmung der Taxa verwendete Literatur ist in Tabelle 2 zusammengefaßt. Weiterführende Arbeiten zu diesem Themenkomplex werden im Ergebnisteil aufgeführt oder anschließend diskutiert. Das zur taxonomischen Einordnung verwendete System ist der Arbeit von KRAMMER & LANGER-BERTALOT (1991) entlehnt.


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Tab. 2: Übersicht über die verwendete Standardliteratur zur Bestimmung der Mikroalgentaxa

Algenklasse

Bestimmungsliteratur

Cyanophyceae

GEITLER (1932);

ANAGNOSTIDIS & KOMÁREK (1985; 1986; 1988; 1989)

Chrysophyceae

STARMACH (1985)

Xanthophyceae

ETTL (1978)

Bacillariophyceae

KRAMER & LANGE-BERTALOT (1986, 1991)

Chlorophyta s.l.

KOMAREK & FOTT (1983); ETTL (1983); LENZENWEGER (1996; 1997)

Cryptophyceae

FOTT (1968)

Dinophyceae

POPOVSKY & PFIESTER (1990); FOTT (1968)

Chloromonadophyceae

FOTT (1968)

Euglenophyceae

HUBER-PESTALOZZI (1955)

2.3.3. Chlorophyll a-Analyse

Die Bestimmung des Chlorophyll-a erfolgte mit der Umkehrphasen-HPLC. Das Verfahren ist detailliert im Abschlußbericht BMFT (1993) der AG Ökologie der Humboldt-Universität zu Berlin und bei WOITKE et al. (1996) beschrieben.

2.3.4. Biovolumenbestimmung der Phytoplankter

Das Biovolumen der Mikroalgen wurde exemplarisch für das Soll 205 über zwei Vegetationsperioden bestimmt. Die angewandte Methode sowie die Berechnungsgrundlage sind in TEUBNER (1997) ausführlich beschrieben.

2.3.5. Abundanzbestimmung der Phytoplankter

Die Ermittlung der Abundanz (Häufigkeit) einzelner Algenarten ist zur Quantifizierung und Charakterisierung der Phytoplanktongesellschaften in den Untersuchungsgewässern notwendig. Im Hinblick auf die Anzahl der Untersuchungsgewässer, die Formenvielfalt der Algen und dem zur Verfügung stehenden Zeitetat wurde zur qualitativen Analyse die Anwendung einer Schätzungsskala gewählt. Das verwendete Bonitursystem (Tab. 3) orientiert sich an TÄUSCHER (1981) und KRIENITZ (1992).

Es wurde die Häufigkeitsverteilung jeder Mikroalgenart pro Probentermin bestimmt. Die Zusammenfassung der Einzelergebnisse erfolgte auf der Basis der Algengruppen, dabei wurde die höchste Abundanzstufe der jeweiligen Einzelarten auf die taxonomische Einheit übertragen. Die Ergebnisse der Chlorophyceae und der Conjugatophyceae wurden zusammengefaßt und als


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Tab. 3: Bestimmung der Abundanz der Algentaxa duch Schätzung in Anlehnung an TÄUSCHER (1981) und KRIENITZ (1992)

Bonitur

geschätzter Biomasseanteil [%]

1

1 = vereinzelt/ kaum zu übersehen

1 - 3

2

2 = mehrfach/ nicht zu übersehen

4 - 10

3

3 = zahlreich/ bedeutendes Vorkommen

10 - 20

4

4 = sehr zahlreich/ aspektbildend

20 - 40

5

5 = massenhaft/ extreme Entwicklung

> 40

Chlorophyta sensu lato (s.l.) bezeichnet (KOHL et al. 1993; MOLLENHAUER & GUTOWSKI 1996).

2.3.6. Trophie-Quotient

Die Berechnung der Trophie auf der Grundlage der Mikroalgenarten erfolgte nach den von THUNMARK (1945) und NYGAARD (1949) aufgestellten Formeln (Tab. 4).

Tab. 4: Verwendete Formeln zur Berechnung des Trophie-Quotienten nach THUNMARK (1945) und NYGAARD (1949)

Quotient

Formel

Autor

Cyanophyceen-Quotient (Qcyano.)

Cyanophyceae/Desmidiales

NYGAARD (1949)

Chlorophyceen-Quotient (Qchloro.)

Chlorococcales/Desmidiales

THUNMARK (1945)

Euglenophyceen-Quotient (Qeugl.)

Euglenophyceae/ Cyanophyceae+Chlorococcales

NYGAARD (1949)

Compound Quotient (CQ)

Cyanophyceae+Chlorococcales+Euglenophyceae/ Desmidiales

NYGAARD (1949)

In die Berechnung geht die Artenzahl, aber nicht die Abundanz der Individuen, ein. Um jahreszeitliche Unterschiede im Arteninventar der Sölle nicht in die Bestimmung der Quotienten einfließen zu lassen, wurde die Artenzahl der jeweiligen Gruppe über die gesamte Untersuchungsperiode herangezogen (KLOTTER 1954; HÖHNE & KLOSE 1966; TÄUSCHER 1981). Kritische Taxa finden keine Berücksichtigung in den Berechnungen. Der Diatomeen-Quotient wurde auf Grund der fehlenden Arterfassung nicht ermittelt und geht somit nicht in den Gesamt-Tophiequotienten (CQ) ein.


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2.3.7. Stetigkeit

Inwieweit eine Art den Charakter des Gewässers bestimmt ist aus den Angaben zur Stetigkeit ableitbar. Mittels der Stetigkeit wurde die zeitliche Konstanz des Auftretens einer bestimmten Algenart geprüft und formal nach BRAUN-BLANQUET (1964) wie folgt übertragen.

VI

= stets vorhanden

(80-100 % der assoziierten Individuen)

V

= meist vorhanden

(60-80 %)

IV

= öfters vorhanden

(40-60 %)

III

= nicht oft vorhanden

(20-40 %)

II

= selten vorhanden

(2-20 %)

I

= vereinzelt vorhanden

(< 2 %)

Sie wurde für die gesamte Untersuchungszeit für jede Art ermittelt. Es galt die Beziehung:

S [%] = Aix / n * 100

    S = Stetigkeit; Aix = Anzahl der Identifizierungsereignisse einer Art; n = Zahl der Stichproben

2.3.8. Zooplanktonstruktur und- abundanz

Die mikroskopische Analyse der Zooplanktonlebendproben erfolgte zum einen unter Nutzung des Betäubungsmittels MS 222 (bei hoher Abundanz von großen Planktern), das in einer Verdünnung von 1:1000 den Proben zugesetzt wurde. Zum anderen unter Zusatz eines 5%igen Natriumalginats (FLUKA CHEMIE AG) bei hohen Dichten von Protozoen und Rotatorien, um diese in ihrer Beweglichkeit einzuschränken. Die Auswertung der fixierten Zooplanktonproben im Labor beinhaltet die Bestimmung des in der Probenflasche befindlichen Gesamtprobenvolumens mittels Meßzylinder sowie die Auszählung von fixierten Teilproben. Bei der Auswertung der Teilproben werden 1,0-2,0 ml der gut geschüttelten Zooplanktonsuspension in eine Zählkammer mit einer Pipette, die eine erweiterte Öffnung besitzt, übertragen und mittels eines Umkehr-Durchlichtmikroskopes (SEDIVAL) Anzahl und Art der Organismen erfaßt. Die Ermittlung der Zooplanktondichte erfolgte nach den Gleichungen:

D [Ind./l] = MF * n MF = (GV/ZV)/SV

D = Zooplanktonindividuen-Dichte; MF = Multiplikationsfaktor; n = Summe der gezählten Individuen; GV = Gesamtprobenvolumen; ZV = Zählvolumen; SV = Volumen der Schöpfprobe

Die Bestimmung der Gattungen bzw. Arten erfolgte an Hand der in Tabelle 5 zusammengefaßten Literatur. Die zur Einordnung der Zooplanktontaxa verwendeten systematischen Gliederungen sind durch eine Markierung (*) in der Tabelle gekennzeichnet. Zusätzliche Informationen


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verschiedener Autoren, z.B. zur Autökologie der Zooplankter, werden im Ergebnis- und Diskussionsteil gegeben.

Die Einordnung der Zooplankter in Größenklassen erfolgt in Anlehnung an SOMMER (1994). Zu den Mikrozooplanktern (20-200 µm) werden die bestimmten Protozoen, Rotatorien und Naupliuslarven gezählt. Als Mesozooplankton (200 µm-2 mm) werden nachfolgend Cladoceren, Copepodide und adulte Copepoden bezeichnet.

Tab. 5: Verwendete Literatur zur Bestimmung der Zooplanktontaxa; mit einem * markierte Autoren bildeten die Grundlage für die systematischen Einordnung der Taxa

Systematische Einheit

Bestimmungsliteratur

Crustacea

FLÖSSNER (1972) *; RUTTNER-KOLISKO (1972);

SCOURFIELD & HARDING (1966)

Copepoda

KIEFER & FREYER (1978) *

Rotatoria

KOST (1978) *; PONTIN (1978)

Testacea & Heliozoa

GROSPIETSCH (1972) *

Ciliata

BICK (1972) *; FOISSNER et al. (1995)

Die Bestimmung der Arten wurde bei den Cladoceren nur an adulten Tieren vorgenommen. Bei den Copepoden erfolgte eine Unterscheidung zwischen Calanoida und Cyclopoida. Eine Artbestimmung erfolgte ausschließlich bei adulten Tieren.

2.3.9. Hydrographie, Hydrologie und Sedimentologie

Die Auswertung sowie Eingruppierung der Untersuchungsgewässer hinsichtlich ihrer hydrographischen, hydrologischen sowie sedimentologischen Parameter erfolgte durch den Kooperationspartner ZALF und wird methodisch in KALETTKA et al. (1997) wiedergegeben.

2.3.10. Statistische Analyse

Eine Voraussetzung vieler statistischer Verfahren ist die Stichprobennormalverteilung eines Parameters. Bei der Prüfung konnte keine Normalverteilung der Originalgewässerdaten festgestellt werden. Die Logarithmustransformation der Daten erbrachte keine signifikante Annäherung an die Normalverteilung. Auf Grund der starken Inhomogenität wurden die Ursprungsdaten durch Ränge ersetzt und nichtparametrische (verteilungsfreie) statistische Verfahren angewandt. Inwieweit eine statistisch gesicherter Zusammenhang zwischen zwei Parametern innerhalb eines Gewässers bestand, wurde mittels Rangkorrelations-Koeffizienten von Spearman (rs) geprüft (u.a. GRIMM & RECKNAGEL 1985). Der multiple Vergleich von Rangsummen nach Student-Newman-Keuls (SACHS 1997) lieferte Aussagen hinsichtlich der signifikanten Unterscheidung der Gewässer gegenüber einem Parameter. Außerdem erfolgte die


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Zusammenfassung der Gewässerdaten einzelner Parameter unter verschiedenen zeitlichen Gesichtspunkten (Tab. 6) über die Berechnung von Medianen (Zentralwerten).

Tab. 6: Übersicht über die Zusammenfassung der Gewässerdaten für verschiedene zeitliche Intervalle

Definition

Anzahl der

Werte für:

eine Vegetationsperiode

gesamte Untersuchungszeit

Gewässer-Saisonmedian

4

12

Gewässer-Jahresmedian

1

3

Gewässer-Median

-

1

Frühjahr (F)

März - Mai

Sommer (S)

Juni - August

Herbst (H)

September - November

Winter (W)

Dezember - Februar

Um den Vergleich zwischen Stichproben verschiedener Gruppen klar darzustellen wurden Box-and-Whisker plots verwendet. In diesen Diagrammen dienen Quantile der Darstellung von Lage und Streuung eines Parameters. Die Darstellungsweise ermöglicht es, sog. ”Ausreisser“-Werte deutlicher hervorzuheben. Durch die Anwendung der Hauptkomponentenanalyse war es möglich, mehr als zwei Parameter (Variablen) miteinander zu vergleichen und die wesentliche Struktur des Datensatzes grafisch zu veranschaulichen. Es wurde ein ”hochdimensionales“ Problem in ein ”niedrigdimensionales“ überführt. Hauptkomponenten sind neugeschaffene statistische Variable, die selbst nicht direkt meßbar sind. Sie werden aus den gemessenen Variablen errechnet. HENRION & HENRION (1995) sehen den Vorteil solcher künstlichen Variablen darin, daß sie mehr Informationen übertragen als jede einzelne Ausgangskomponente.

Die statistische Datenanalyse und die grafische Darstellung wurden unter Verwendung der Softwareprogramme Statgraphics plus und SPSS 7.5 durchgeführt.


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